以下内容总结自 "Modal Analysis"(He2001).

• 模态分析是确定,改进以及优化结构动力特性的方法.
• 模态分析是一个从测量振动信号(频响函数,脉冲响应)中提取模态参数(频率,阻尼比,模态常数),构建动力特性的数学模型的分析过程.

问题来源

• 当代的结构(机械,航天,土木)设计趋于轻质高强化,与传统结构相比更容易发生非预期的振动效应.因此结构的振动问题逐渐成为控制性问题,必须在设计和检测中得到充分考虑.
• 有限元方法(FEM)成为结构分析的有力工具.但FEM对结构动力特性的分析存在困难,动力特性(阻尼,非线性)难以在传统的建模中处理;实际结构的边界条件不满足理想的模型假设.

因此有效的结构动力分析必须将FEM建模与结构动力测试结合起来.

技术组成

模态分析(Modal Analysis)为解决以上问题应运而生.模态分析包括理论和实验技术两个方面.

理论(Theoretical Modal Analysis)

分析路径--Spatial Model(Mass, Stiffness, Damping Matrix) -> Modal Model
技术组成--现代FEM

实验(Experimental Modal Analysis)

• 分析路径
  • Response Model(Frequency/Impuse Response)
  • Modal Model
• 技术组成：测量与信号处理技术
  • test preparation
  • frequency response measurements
  • modal parameter identification

应用(Applications)

• 损伤识别(Troubleshooting)
• 有限元模型修正(Model Updating)
• 结构修正(Structural Modification)
  • Modal Parameter -> Physical Parameter
• 敏感分析(Sensitive Analysis)
  • Physical Parameter -> Modal Parameter
• 模型缩减(Model Reduction)
  • 缩减自由度的结构模型的评价
• 激励响应预测(Forced Response Prediction)
• 主动振动控制(Active Vibration Control)